本發(fā)明涉及路燈控制技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種智慧城市路燈控制系統(tǒng)與控制方法。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管(LED)的應(yīng)用已有很多年，隨著最新技術(shù)的進(jìn)步，它們正逐漸成為照明市場中強(qiáng)有力的競爭者。新的高亮度LED具有很長的壽命(約10萬小時(shí))和很高的效率(約30流明/瓦)。過去三十多年來，LED的光輸出亮度每l8-24個(gè)月便會翻一番，而且這種增長勢頭還會持續(xù)下去，這種趨勢稱為Haitz定律，相當(dāng)于LED的摩爾定律。從電氣上來說，LED與二極管類似，它們也是單向?qū)щ姡⒕哂信c常規(guī)二極管類似的低動態(tài)阻抗V-I特性。另外，LED一般都有安全導(dǎo)通時(shí)的額定電流(高亮度LED的額定電流一般為350mA或700mA)。通過額定電流時(shí)，LED正向壓降的差異可能比較大，通常350mA白光LED的壓降在3～4V之間。傳統(tǒng)的照明存在照明能效低、耗電量大等問題，尤其是在室內(nèi)外照明例如家用照明和路燈上，無法采集室內(nèi)和室外光照度的變化情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)恒照度調(diào)光，這樣的控制和驅(qū)動來說不理想的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種智慧城市路燈控制系統(tǒng)與控制方法，提供光照度可調(diào)的LED路燈控制驅(qū)動，能夠通過光照度傳感器采集光照度，并經(jīng)過處理實(shí)現(xiàn)恒照度調(diào)光。

本發(fā)明的上述目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征實(shí)現(xiàn)，從屬權(quán)利要求以另選或有利的方式發(fā)展獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征。

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提出一種智慧城市路燈控制系統(tǒng)，包括設(shè)置在道路兩側(cè)并均勻布設(shè)的LED路燈以及設(shè)置在每個(gè)LED路燈的燈桿中的恒照度自適應(yīng)調(diào)光的LED驅(qū)動器，LED驅(qū)動器包括微處理器、無線網(wǎng)絡(luò)連接器、調(diào)光開關(guān)、LED驅(qū)動電路以及光照度傳感器，微處理器與調(diào)光開關(guān)、無線網(wǎng)絡(luò)連接器、LED驅(qū)動電路和光照度傳感器分別連接，LED驅(qū)動電路與LED路燈連接，其中：

所述調(diào)光開關(guān)用于設(shè)定光照度的最大設(shè)定值以及標(biāo)準(zhǔn)值；

所述無線網(wǎng)絡(luò)連接器用于將恒照度自適應(yīng)調(diào)光的LED驅(qū)動器接入網(wǎng)絡(luò)并從交通流量監(jiān)控中心接收恒照度自適應(yīng)調(diào)光的LED驅(qū)動器所在位置的交通流量信息并傳輸至微處理器；

所述光照度傳感器用于采集環(huán)境光照度；

所述LED驅(qū)動電路用于根據(jù)微處理器控制而驅(qū)動LED路燈發(fā)光；

所述微處理器用于根據(jù)交通流量信息決定進(jìn)入微弱照明模式以及自適應(yīng)調(diào)光模式，在所述微弱照明模式下，微控制器控制所述LED驅(qū)動電路以固定的驅(qū)動電流驅(qū)動所述LED路燈發(fā)光，在自適應(yīng)調(diào)光模式下，微控制器根據(jù)實(shí)時(shí)采集的環(huán)境光照度與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值比較，計(jì)算出LED需要補(bǔ)償?shù)恼斩戎担⑥D(zhuǎn)化為微處理器內(nèi)PWM寄存器的值，記為當(dāng)前PWM值，將前PWM寄存器值記為PWM原值，將PWM原值與當(dāng)前PWM值不斷比較遞增或遞減，使PWM輸出以極小的步長跟蹤當(dāng)前PWM值，從而控制LED驅(qū)動電路使其輸出的電流變化，實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)光。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述光照度傳感器采用TSL2561芯片，其內(nèi)部具有兩個(gè)光敏二極管通道，即通道0和通道1，其中通道0為可見光和紅外線敏感通道，通道1為紅外線敏感通道，流過光敏二極管的電流經(jīng)過積分式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，轉(zhuǎn)換完后將數(shù)字量存入芯片內(nèi)部的寄存器中。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述微處理器包括具有PIC16F690單片機(jī)的控制電路。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述LED驅(qū)動電路包括NCL30160驅(qū)動芯片。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還包括供電電路，為所述微處理器以及光照度傳感器供電，其中該供電電路包括阻容供電電路以及ASM1117穩(wěn)壓芯片，經(jīng)過穩(wěn)壓芯片輸出的電壓供給微處理器以及光照度傳感器。

根據(jù)本公開，還提出一種智慧城市路燈控制方法，包括：

設(shè)定光照度的最大設(shè)定值以及標(biāo)準(zhǔn)值；

從交通流量監(jiān)控中心接收恒照度自適應(yīng)調(diào)光的LED驅(qū)動器所在位置的交通流量信息并傳輸至微處理器；

所述微處理器根據(jù)交通流量信息決定進(jìn)入微弱照明模式以及自適應(yīng)調(diào)光模式，在所述微弱照明模式下，微控制器控制所述LED驅(qū)動電路以固定的驅(qū)動電流驅(qū)動所述LED路燈發(fā)光，在自適應(yīng)調(diào)光模式下，微控制器根據(jù)實(shí)時(shí)采集的環(huán)境光照度與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值比較，計(jì)算出LED需要補(bǔ)償?shù)恼斩戎?，并轉(zhuǎn)化為微處理器內(nèi)PWM寄存器的值，記為當(dāng)前PWM值，將前PWM寄存器值記為PWM原值，將PWM原值與當(dāng)前PWM值不斷比較遞增或遞減，使PWM輸出以極小的步長跟蹤當(dāng)前PWM值，輸入到具有PWM接口的所述LED驅(qū)動電路使其輸出的電流變化，實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)光。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述微處理器根據(jù)交通流量信息未超過設(shè)定的流量閾值而決定進(jìn)入微弱照明模式，否則進(jìn)入自適應(yīng)調(diào)光模式。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述在微弱照明模式下，固定的驅(qū)動電流小于或者等于300mA。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的智慧城市路燈控制系統(tǒng)與控制方法中，不僅僅包括通過光照度強(qiáng)度來自適應(yīng)調(diào)節(jié)LED亮度，而且可以更加智能地判斷路燈所在位置的照明需求，即是否需要一定亮度的照明，例如在深夜或者凌晨，人流量和車流量很小時(shí)，如果僅僅按照光照度來判斷照亮的亮度則需要很強(qiáng)的亮度，但實(shí)際上不需要，會產(chǎn)生不必要的浪費(fèi)。因此，同時(shí)優(yōu)先來通過車流量來判斷是否進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)光，從而實(shí)現(xiàn)真正智慧控制的路燈控制策略，解決能源，且符合實(shí)際需要。

應(yīng)當(dāng)理解，前述構(gòu)思以及在下面更加詳細(xì)地描述的額外構(gòu)思的所有組合只要在這樣的構(gòu)思不相互矛盾的情況下都可以被視為本公開的發(fā)明主題的一部分。另外，所要求保護(hù)的主題的所有組合都被視為本公開的發(fā)明主題的一部分。

結(jié)合附圖從下面的描述中可以更加全面地理解本發(fā)明教導(dǎo)的前述和其他方面、實(shí)施例和特征。本發(fā)明的其他附加方面例如示例性實(shí)施方式的特征和/或有益效果將在下面的描述中顯見，或通過根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的具體實(shí)施方式的實(shí)踐中得知。

附圖說明

附圖不意在按比例繪制。在附圖中，在各個(gè)圖中示出的每個(gè)相同或近似相同的組成部分可以用相同的標(biāo)號表示。為了清晰起見，在每個(gè)圖中，并非每個(gè)組成部分均被標(biāo)記?，F(xiàn)在，將通過例子并參考附圖來描述本發(fā)明的各個(gè)方面的實(shí)施例，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例的智慧路燈控制系統(tǒng)的示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例的智慧路燈控制系統(tǒng)中LED驅(qū)動器的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例的智慧路燈控制系統(tǒng)光照度傳感器的示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例的智慧路燈控制系統(tǒng)LED驅(qū)動電路的示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例的智慧路燈控制方法的調(diào)光流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說明如下。

在本公開中參照附圖來描述本發(fā)明的各方面，附圖中示出了許多說明的實(shí)施例。本公開的實(shí)施例不必定意在包括本發(fā)明的所有方面。應(yīng)當(dāng)理解，上面介紹的多種構(gòu)思和實(shí)施例，以及下面更加詳細(xì)地描述的那些構(gòu)思和實(shí)施方式可以以很多方式中任意一種來實(shí)施，這是因?yàn)楸景l(fā)明所公開的構(gòu)思和實(shí)施例并不限于任何實(shí)施方式。另外，本發(fā)明公開的一些方面可以單獨(dú)使用，或者與本發(fā)明公開的其他方面的任何適當(dāng)組合來使用。

結(jié)合圖1-圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種智慧城市路燈控制系統(tǒng)，包括設(shè)置在道路兩側(cè)并均勻布設(shè)的LED路燈10以及設(shè)置在每個(gè)LED路燈的燈桿20中的恒照度自適應(yīng)調(diào)光的LED驅(qū)動器30。

結(jié)合圖2所示，LED驅(qū)動器2包括微處理器、無線網(wǎng)絡(luò)連接器、調(diào)光開關(guān)、LED驅(qū)動電路以及光照度傳感器，微處理器與調(diào)光開關(guān)、無線網(wǎng)絡(luò)連接器、LED驅(qū)動電路和光照度傳感器分別連接，LED驅(qū)動電路與LED路燈連接。

所述調(diào)光開關(guān)用于設(shè)定光照度的最大設(shè)定值以及標(biāo)準(zhǔn)值。

所述無線網(wǎng)絡(luò)連接器用于將恒照度自適應(yīng)調(diào)光的LED驅(qū)動器接入網(wǎng)絡(luò)并從交通流量監(jiān)控中心接收恒照度自適應(yīng)調(diào)光的LED驅(qū)動器所在位置的交通流量信息并傳輸至微處理器。

所述光照度傳感器用于采集環(huán)境光照度。

所述LED驅(qū)動電路用于根據(jù)微處理器控制而驅(qū)動LED路燈發(fā)光。

所述微處理器用于根據(jù)交通流量信息決定進(jìn)入微弱照明模式以及自適應(yīng)調(diào)光模式，在所述微弱照明模式下，微控制器控制所述LED驅(qū)動電路以固定的驅(qū)動電流驅(qū)動所述LED路燈發(fā)光，在自適應(yīng)調(diào)光模式下，微控制器根據(jù)實(shí)時(shí)采集的環(huán)境光照度與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值比較，計(jì)算出LED需要補(bǔ)償?shù)恼斩戎?，并轉(zhuǎn)化為微處理器內(nèi)PWM寄存器的值，記為當(dāng)前PWM值，將前PWM寄存器值記為PWM原值，將PWM原值與當(dāng)前PWM值不斷比較遞增或遞減，使PWM輸出以極小的步長跟蹤當(dāng)前PWM值，從而控制LED驅(qū)動電路使其輸出的電流變化，實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)光。

結(jié)合圖3，所述光照度傳感器采用TSL2561芯片，其內(nèi)部具有兩個(gè)光敏二極管通道，即通道0和通道1，其中通道0為可見光和紅外線敏感通道，通道1為紅外線敏感通道，流過光敏二極管的電流經(jīng)過積分式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，轉(zhuǎn)換完后將數(shù)字量存入芯片內(nèi)部的寄存器中。積分式A/D轉(zhuǎn)換器將在一個(gè)積分周期完成后自動進(jìn)行積分轉(zhuǎn)換過程。TSL2561可以通過對其內(nèi)部16個(gè)寄存器設(shè)定來控制，該16個(gè)寄存器可通過標(biāo)準(zhǔn)的SMBus或者I2C總線協(xié)議訪問。

本發(fā)明使用的TSL2561是TAOS公司推出的一種高速、低功耗、寬量程、可編程靈活配置的光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片。該芯片的應(yīng)用能夠提供最好的顯示亮度并降低電源功耗。

所述微處理器包括具有PIC16F690單片機(jī)的控制電路。PIC16F690單片機(jī)具有高性能的RISC CPU、低功耗以及豐富的外設(shè)資源，能夠滿足本系統(tǒng)的硬件資源需求。由于該款單片機(jī)資源豐富，既滿足系統(tǒng)需求，又不十分浪費(fèi)資源，可降低系統(tǒng)成本。、

結(jié)合圖4，所述LED驅(qū)動電路包括NCL30160驅(qū)動芯片。NCL30160是安森美半導(dǎo)體推出的一款NFET遲滯降壓、恒流LED驅(qū)動器。它將電流提升到了1.5A，是高能效的解決方案，損耗非常低，體積很小，可最大限度地減少空間和成本。通過利用僅55mΩ的低導(dǎo)通阻抗內(nèi)部MOSFET及以100％占空比工作的能力，能夠提供能效高達(dá)98％的方案，最高1.4MHz的高開關(guān)頻率使設(shè)計(jì)人員可采用更小的外部元件，將電路板尺寸減至最小及成本降至最低。

結(jié)合圖2，所述控制系統(tǒng)還包括供電電路，為所述微處理器以及光照度傳感器供電，其中該供電電路包括阻容供電電路以及ASM1117穩(wěn)壓芯片，經(jīng)過穩(wěn)壓芯片輸出的電壓供給微處理器以及光照度傳感器。

前述的無線網(wǎng)絡(luò)連接器，例如采用3G或者4G通訊模塊來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本公開，還提出一種基于圖1、2所示的智慧城市路燈控制系統(tǒng)的智慧城市路燈控制方法，包括：

設(shè)定光照度的最大設(shè)定值以及標(biāo)準(zhǔn)值；

從交通流量監(jiān)控中心接收恒照度自適應(yīng)調(diào)光的LED驅(qū)動器所在位置的交通流量信息并傳輸至微處理器；

所述微處理器根據(jù)交通流量信息決定進(jìn)入微弱照明模式以及自適應(yīng)調(diào)光模式，在所述微弱照明模式下，微控制器控制所述LED驅(qū)動電路以固定的驅(qū)動電流驅(qū)動所述LED路燈發(fā)光，在自適應(yīng)調(diào)光模式下，微控制器根據(jù)實(shí)時(shí)采集的環(huán)境光照度與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值比較，計(jì)算出LED需要補(bǔ)償?shù)恼斩戎?，并轉(zhuǎn)化為微處理器內(nèi)PWM寄存器的值，記為當(dāng)前PWM值，將前PWM寄存器值記為PWM原值，將PWM原值與當(dāng)前PWM值不斷比較遞增或遞減，使PWM輸出以極小的步長跟蹤當(dāng)前PWM值，輸入到具有PWM接口的所述LED驅(qū)動電路使其輸出的電流變化，實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)光。

所述微處理器根據(jù)交通流量信息未超過設(shè)定的流量閾值而決定進(jìn)入微弱照明模式，否則進(jìn)入自適應(yīng)調(diào)光模式。

所述在微弱照明模式下，固定的驅(qū)動電流小于或者等于300mA。

在一些實(shí)施例中，還可以將所述每個(gè)LED路燈的LED驅(qū)動器接入網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控與控制。

本發(fā)明的智慧城市路燈控制系統(tǒng)，基于交通照明實(shí)際以及環(huán)境照度來設(shè)計(jì)照明驅(qū)動控制模式，并且基于LED恒照度調(diào)光驅(qū)動器來進(jìn)行自適應(yīng)亮度調(diào)節(jié)。系統(tǒng)使用恒流LED控制芯片NCL30160作為LED光源驅(qū)動電路，采用TSL2561光照度傳感器采集室內(nèi)光照度，通過處理器相應(yīng)算法進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)道路路燈的恒照度調(diào)光，實(shí)現(xiàn)了PWM波形平滑變化，避免因PWM突變造成閃光。同時(shí)，系統(tǒng)增加了基于交通流量的控制，實(shí)現(xiàn)無人、有人時(shí)的不同調(diào)光方案，使設(shè)計(jì)進(jìn)一步節(jié)能和智能化。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。